ÁREA: Química Analítica

TÍTULO: DETERMINAÇÃO DE ÍON AMÔNIO EMPREGANDO ANÁLISE POR INJEÇÃO EM FLUXO COM DETECÇÃO CONDUTIVIMÉTRICA.

AUTORES: Ferreira, G.F.T.M. (UFGD) ; Fonseca, C.C. (UFGD) ; Benedetti-filho, E. (UEMS) ; Vieira, H.J. (UFGD)

RESUMO: As análises químicas têm-se desenvolvido visando o menor consumo de reagente e a menor geração de resíduos tóxicos. O presente trabalho objetivou o desenvolvimento de um sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) para a determinação íon amônio com detecção condutivimétrica. Após a difusão do gás amônia gerado em linha pela membrana polimérica (PTFE), o íon amônio é detectado empregando um condutivímetro acoplado ao sistema. As amostras selecionadas para aplicação deste procedimento foram a vinhaça e águas de rio. Nas condições experimentais otimizadas foram obtidos uma linearidade da curva analítica na faixa de 2,8x10-3 mol/L a 1,1x10-2 mol/L, o limite de detecção 1,65x10-4 mol/L. O procedimento proposto mostrou-se preciso, exato e apresentou uma frequência analítica de 60 det./h.

PALAVRAS CHAVES: análise em fluxo; amônia; condutivímetro

INTRODUÇÃO: A análise por injeção em fluxo surgiu da necessidade de automação dos sistemas analíticos, devido à crescente demanda de análises e grande variedade de analitos (van der LINDEN, 1994; ZAGATTO, et al., 1999). Outros fatores também favorecem a sua implementação, como a redução de custos de análise através da diminuição do tempo de análise, aumento de produtividade, menor interferência do analista na análise química e aumento da precisão e exatidão. (MELCHERT et al., 2012) Os sistemas de análise em fluxo permitem várias configurações (MELCHERT et al., 2012) de acordo com o analito, cinética de reação, entre outros fatores e, ainda, podem ser acoplados a vários dispositivos, tais como câmara de difusão de gás e condutivímetro, os quais foram utilizados no presente trabalho. A câmara de difusão de gás é um dispositivo ambientalmente correto, no qual o gás amônia, formado pela reação do íon amônio e NaOH, passa por difusão pela membrana polimérica (PTFE) e emprega água como fluxo receptor. Neste sistema o único reagente usado é a solução de hidróxido de sódio (PASQUINI & de FARIA, 1987). Essa metodologia proposta é uma alternativa aos métodos tradicionais, como o método do indofenol (reação de Berthelot), no qual fenol reage com amônia e hipoclorito em meio hidróxido de sódio, (ROCHA, et al., 1989).

MATERIAL E MÉTODOS: Todas as medidas condutivimétricas foram feitas empregando um condutivímetro Tecnal, modelo Tec – 4MP. Para a propulsão das soluções de referência, reagentes e amostras utilizou-se uma bomba peristáltica Ismatec IPC-8 (Zurich, Suíça) modelo ISM931 e tubos de extensão de Tygon de 0,8 mm de diâmetro interno. As amostras e soluções de referência foram introduzidas no sistema FIA, utilizando-se um injetor-comutador manual. Tubos de polietileno e conectores de acrílico foram utilizados na montagem do módulo de análises. O volume da alça de amostragem foi de 125 μL (25 cm). Todos os reagentes utilizados para preparação de soluções de referência, cloreto de amônio e hidróxido de sódio e interferentes foram de grau analítico e água destilada foi usada na preparação das soluções.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: O sistema de análise em fluxo empregado para a determinação de íon amônio em vinhaça e águas de rio baseia-se na difusão de gás através da membrana polimérica (PTFE) que é monitorada condutivimetricamente, sendo seu sinal analítico obtido proporcional à concentração do íon amônio. Inicialmente foi feita otimização das variáveis por meio de um planejamento fatorial 23 completo. As variáveis estudadas foram NaOH 0,01 mol/L e 0,1 mol/L, vazão do carregador 1,5 mL/min e 4,5 mL/min e vazão do receptor 1,2 mL/min e 4,5 mL/min. Estes estudos foram realizados empregando solução padrão de NH4Cl de 1,6x10-3 mol/L. Verificando-se as variáveis com efeitos significativos, fixou-se a vazão da solução carregadora em 4,5 mL/min. Na seqüência, montou-se um planejamento fatorial 22 com ponto central, variando-se as concentração de NaOH 0,001 mol/L (-1), 0,01 mol/L (0), 0,1 mol/L (+1), 0,0075 mol/L (-1/4) e 0,125 mol/L (+1/4) e a vazão do receptor 0,7 mL/min (-1), 1,2 mL/min (0), 4,5 mL/min (+1), 0,6 mL/min (-1/4) e 2,0 mL/min (+1/4) mL/min. Nas condições otimizadas, a curva analítica com concentrações variando de 2,8 x 10-3 mol/L a 1,1x10-2 mol/L é descrita pela equação A = 1.489,687xB - 0,245, onde A é a condutância e B a concentração do íon amônio (mol/L), obtendo-se assim uma boa linearidade, com R = 0,998. O procedimento proposto apresentou limite de detecção (3 σ branco/inclinação da curva analítica) de 1,65x10-4 mol/L, DRR para uma concentração de 5,6 x 10-3 mol/L, foi de 5,4 % (n=10). Foi estudado o efeito de interferentes, onde o principal foi o íon Fe (III), com concentração de 5,1x10-5 mol/L e interferência de 10,5%. Nos estudos de recuperação, verificou uma variação de 103 a 111% para as amostras avaliadas. A frequência analítica alcançada foi de 60 determinações por hora.

CONCLUSÕES: A metodologia condutivimétrica em fluxo para determinação de íon amônio proposta pode ser empregada como um procedimento analítico limpo, com alta frequência analítica, boa sensibilidade, precisão, exatidão, evitando-se assim o contato do analista com os compostos fenólicos de alta toxicidade.

AGRADECIMENTOS: UFGD, UEMS, CAPES.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: MELCHERT, W. R.; REIS, B. F.; ROCHA, F. R. P., 2012. Green chemistry and the evolution of flow analysis. A review. Analytica Chimica Acta, 714: 8-19.

PASQUINI C.; de FARIA L. C., 1987. Flow-injectiondetermination of ammonia in kjeldahl digests by gas diffusion and conductometry. Analytica Chimica Acta, 193: 19-27.

ROCHA, J. C.; GRANER, C. A. F.; MAGNANI, R., 1989. Determinação espectrofométrica de amônio em extratos de carne, com salicilato e hipoclorito, se prévia neutralização dos digeridos sulfúricos. Quimica Nova, 12(4): 309-312.

van der LINDEN, W.E., Classification and definition of analytical methods based on flowing media (IUPAC Recommendations 1994). Pure and Applied Chemistry v. 66, p. 2493–2500, 1994.

ZAGATTO, E. A. G.; OLIVEIRA, C. C.; COLLINS C.H., 1999. Classificação e definição dos métodos de análises em fluxo (recomendações - IUPAC 1994). Quimica Nova, 22: 143-14.